JP3526450B2 - 半導体集積回路およびスタンダードセル配置設計方法 - Google Patents
半導体集積回路およびスタンダードセル配置設計方法Info
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Description
(LSI)およびスタンダードセル配置設計方法に係
り、特にスタンダードセル方式半導体集積回路のセルア
レイの基板コンタクト(substrate contact) の配置に関
するものである。
る際には、予め標準設計されたスタンダードセルをCA
D(computer aided design )ツールあるいはEDA
(electronic design automation)ツールを用いて配置
してセルアレイを形成し、スタンダードセルを組み合わ
せて所望の回路を構成する。
ドセルにおける配置パターンを示す平面図である。
Nウェル領域上に形成するPMOSトランジスタの活性
領域のパターン51と、Pウェル領域上に形成するNM
OSトランジスタの活性領域のパターン52と、上記2
つのトランジスタ(CMOSトランジスタ)に共通のゲ
ート配線のパターン53と、ゲート配線パターン53の
両端方向側でNウェル領域およびPウェル領域に対応し
てコンタクトする一対の基板コンタクトのパターン54
の配置関係を規定している。
Nウェル領域上に形成するPMOSトランジスタの活性
領域のパターン51と、Pウェル領域上に形成するNM
OSトランジスタの活性領域のパターン52と、上記2
つのトランジスタ(CMOSトランジスタ)に共通のゲ
ート配線のパターン53と、各トランジスタの片側でN
ウェル領域およびPウェル領域に対応してコンタクトす
る一対の基板コンタクトのパターン54の配置関係を規
定している。
配置したセルアレイの一部を示す平面図である。
aのアレイを構成し、所望の信号配線および電源系を施
すことにより所望の回路を構成することが可能になる。
例えばスタンダードセル50aを1個用いることにより
例えばCMOSインバータ回路を構成し、スタンダード
セル50aを2個用いることにより例えばCMOSフリ
ップフロップ回路を構成することが可能になる。
ドセル方式のLSIは、セルアレイのスタンダードセル
の全てに一対の基板コンタクト54が配置されているの
で、集積回路チップ全体としては必要以上に基板コンタ
クト54が配置されている。
トの領域により、チップ上の単位面積当りのセル集積度
が低下する。換言すれば、スタンダードセルのアレイの
サイズが増大し、チップサイズの増大およびチップ上の
配置配線のリソースの減少をまねくことになる。
スタンダードセル方式のLSIは、スタンダードセルの
アレイのサイズが増大し、チップサイズの増大およびチ
ップ上の配置配線のリソースの減少をまねくという問題
があった。
たもので、スタンダードセルのアレイのサイズの増大を
抑制し、チップサイズの増大およびチップ上の配置配線
のリソースの減少を抑制し得る半導体集積回路およびス
タンダードセル配置設計方法を提供することを目的とす
る。
積回路は、基板コンタクトのパターンが配置されない第
1のスタンダードセルと基板コンタクトのパターンが配
置された第2のスタンダードセルとが混在して配置さ
れ、所望のスタンダードセルの相互間に当該セルの基板
領域とのコンタクトをとるための基板コンタクトが配置
されており、前記第1のスタンダードセルは、Nウェル
領域上に形成するPMOSトランジスタの活性領域のパ
ターンと、Pウェル領域上に形成するNMOSトランジ
スタの活性領域のパターンと、前記2つのトランジスタ
に共通のゲート配線のパターンの配置関係が規定されて
おり、基板コンタクトのパターンの配置は規定されてお
らず、前記第2のスタンダードセルは、前記第1のスタ
ンダードセルと同様のスタンダードセルを2組並べて配
列し、2組のスタンダードセルの相互間に、Nウェル領
域およびPウェル領域に対応してコンタクトする一対の
基板コンタクトのパターンの配置関係が規定されている
ことを特徴とする。
ンタクトのパターンが配置されない第1のスタンダード
セルが複数配置されるとともに、前記複数の第1のスタ
ンダードセルの所望のセル相互間に当該セルの基板領域
とのコンタクトをとるための基板コンタクトが配置され
ており、前記第1のスタンダードセルは、Nウェル領域
上に形成するPMOSトランジスタの活性領域のパター
ンと、Pウェル領域上に形成するNMOSトランジスタ
の活性領域のパターンと、前記2つのトランジスタに共
通のゲート配線のパターンの配置関係が規定されてお
り、基板コンタクトのパターンの配置は規定されていな
いことを特徴とする。
方法は、スタンダードセル方式半導体集積回路のセルア
レイ形成予定領域にスタンダードセルを配置設計する
際、並置される複数列のセル列からなるセルアレイ形成
予定領域上の各セル列にそれぞれ一定のルールで基板コ
ンタクトのパターンを配置するステップと、基板コンタ
クトのパターンが配置されない第1のスタンダードセル
を複数配置するステップと、前記複数の第1のスタンダ
ードセルの相互間に所望の配線のパターンを配置すると
ともに、前記基板コンタクトに接続する電源系の配線の
パターンを配置して所望の回路を構成するステップとを
具備することを特徴とする。
方法は、スタンダードセル方式半導体集積回路のセルア
レイ形成予定領域にスタンダードセルを配置設計する
際、並置される複数列のセル列からなるセルアレイ形成
予定領域上の各セル列にそれぞれ一定のルールで基板コ
ンタクトのパターンを配置するステップと、基板コンタ
クトのパターンが配置されない第1のスタンダードセル
と基板コンタクトのパターンが配置される第2のスタン
ダードセルを混在させて配置するステップと、前記各ス
タンダードセルの相互間に所望の配線のパターンを配置
するとともに、前記基板コンタクトに接続する電源系の
配線のパターンを配置して所望の回路を構成するステッ
プとを具備することを特徴とする。
施の形態を詳細に説明する。
ンダードセル配置設計方法>図1(a)および(b)
は、本発明の第1の実施形態に係るスタンダードセル方
式のLSIのチップ上に配置される2種類のスタンダー
ドセルにおける配置パターン例を示す平面図である。
10は、LSIチップ1のNウェル領域上に形成するP
MOSトランジスタの活性領域のパターン11と、Pウ
ェル領域上に形成するNMOSトランジスタの活性領域
のパターン12と、上記2つのトランジスタ(CMOS
トランジスタ)に共通のゲート配線のパターン13の配
置関係を規定するものであり、基板コンタクトのパター
ンの配置を規定していない。
15は、図1(a)に示す第1のスタンダードセル10
と同様のスタンダードセルを2組並べて配列し、2組の
スタンダードセルの相互間に、LSIチップ1のNウェ
ル領域およびPウェル領域に対応してコンタクトする一
対の基板コンタクトのパターン16の配置関係を規定し
ている。
態として、図1(a)および(b)に示した2種類のス
タンダードセルをEDAツールを用いて配置してセルア
レイを構成する過程を示す平面図である。
ードセル方式のLSIのセルアレイ形成予定領域に、第
1のスタンダードセル10と第2のスタンダードセル1
5とを混在させて配置設計する際、電源供給能力の不足
を補う必要がある場合に後述する基板コンタクトのパタ
ーン21の追加配置を予定する予定領域22を1個ある
いは複数個設けておく。なお、セルの配置上、空き領域
が生じる場合にはそれを基板コンタクト追加配置予定領
域22として利用してもよい。
は、各セル列20内に基板コンタクトのパターン16、
21がほぼ均等に分布するようなルール、あるいはウェ
ル領域における電流密度がほぼ均等に分布するようなル
ールなどにしたがって決定してもよい。このようなルー
ルにしたがう基板コンタクトのパターン21の追加配置
は、EDAツールに新規に機能を持たせることで可能で
ある。
タクト追加配置予定領域22に、Nウェル領域およびP
ウェル領域に対応してコンタクトする一対の基板コンタ
クトのパターン21を配置する。
を配置して所望の回路を構成する。この際、各スタンダ
ードセルのNウェル領域2の上方でNウェル領域用の各
基板コンタクト16、21に接続する直線状の電源配線
(Vcc配線)のパターン23を配置し、各スタンダード
セルのPウェル領域3の上方でPウェル領域用の各基板
コンタクト16、21に接続する直線状の接地配線(V
ss配線)のパターン24を配置する。
第1のスタンダードセル10を1個用いることにより例
えばCMOSインバータ回路を構成し、第2のスタンダ
ードセル15を1個用いることにより例えばCMOSフ
リップフロップ回路を構成することが可能になる。
板コンタクトのパターンの配置を規定した従来例のスタ
ンダードセル50a、50bと比べて、パターン面積が
30%程度も減少している。
述したようにトランジスタ数が少ない第1のスタンダー
ドセル10のように、基板コンタクトのパターンを配置
した場合にパターン面積の増大分が大きくなるようなセ
ルほど顕著になる。
タ数が比較的多い第2のスタンダードセル15のよう
に、基板コンタクトのパターンを配置した場合にパター
ン面積の増大分が小さなセルには、基板コンタクトのパ
ターン16を配置しておくものとする。
係るスタンダードセル方式LSIは、基板コンタクトの
パターンが配置されない第1のスタンダードセル10と
基板コンタクトのパターン16が配置された第2のスタ
ンダードセル15とが混在して配置され、第1のスタン
ダードセル10の近傍など所望の位置に基板コンタクト
のパターン21が追加配置されている。
一部(第2のスタンダードセル15)および所望の位置
(基板コンタクト追加配置予定領域22)にのみ基板コ
ンタクトのパターン16、21が配置されている。
6、21はチップレベル全体として適正に配置されるこ
とになり、必要以上の余分な基板コンタクトの領域が存
在しなくなるので、チップ上の単位面積当りのセル集積
度が向上する。換言すれば、スタンダードセルのアレイ
のサイズの増大を抑制し、チップサイズの増大およびチ
ップ上の配置配線のリソースの減少を抑制することがで
きる。
ンダードセル配置設計方法>図3(a)および(b)
は、第2の実施形態として、図1(a)に示したスタン
ダードセル10をEDAツールを用いて配置してセルア
レイを構成する過程を示す平面図である。
(a)に示すように、セルアレイ形成予定領域内のセル
列30におけるNウェル領域31上およびPウェル領域
32上に一定のルールで予め基板コンタクトのパターン
33(または、基板コンタクトのパターン33のみのセ
ル)を配置しておく。
ル領域31上およびPウェル領域32上に、例えば図1
(a)に示したような基板コンタクトのパターンが配置
されないスタンダードセル10を配置し、所望の配線パ
ターン(図示せず)を配置して所望の回路を構成する。
配線のパターン23を、Nウェル領域の上方でNウェル
領域用の各基板コンタクトを直線状に連ねるように配置
し、図2(b)中に示したようなVss配線のパターン2
4を、Pウェル領域の上方でPウェル領域用の各基板コ
ンタクトを直線状に連ねるように配置する。
(a)、図2(b)中と同一部分には同一符号を付して
いる。
係るスタンダードセル方式LSIは、セルアレイ形成予
定領域におけるNウェル領域31上およびPウェル領域
32上に一定のルールで配置された基板コンタクトのパ
ターン33の近傍などに、基板コンタクトのパターンが
配置されない第1のスタンダードセル10が配置されて
いる。つまり、第1のスタンダードセル10および所望
の位置にのみ基板コンタクトのパターン33が配置され
ている。
ル全体として適正に配置されることになり、必要以上の
余分な基板コンタクトの領域が存在しなくなるので、ス
タンダードセルのアレイのサイズの増大を抑制し、チッ
プサイズの増大およびチップ上の配置配線のリソースの
減少を抑制することができる。
ンダードセル配置設計方法>図4(a)および(b)
は、第3の実施形態として、図1(a)および(b)に
示した2種類のスタンダードセル10、15をEDAツ
ールを用いて配置してセルアレイを構成する過程を示す
平面図である。なお、図4(a)、(b)において、図
1(a)および(b)、図2(b)中と同一部分には同
一符号を付している。
(a)に示すように、セルアレイ形成予定領域のセル列
30におけるNウェル領域31上およびPウェル領域3
2上に一定のルールで予め基板コンタクトのパターン3
3(または、基板コンタクトのパターン33のみのセ
ル)を配置しておく。
ル領域31上およびPウェル領域32上に、例えば図1
(a)に示したような基板コンタクトのパターンが配置
されない第1のスタンダードセル10と、例えば図1
(b)に示したような基板コンタクトのパターン16が
配置された第2のスタンダードセル15とを混在させて
配置し、所望の配線パターン(図示せず)を配置して所
望の回路を構成する。
配線のパターン23を、Nウェル領域の上方でNウェル
領域用の各基板コンタクトを直線状に連ねるように配置
し、図2(b)中に示したようなVss配線のパターン2
4を、Pウェル領域の上方でPウェル領域用の各基板コ
ンタクトを直線状に連ねるように配置する。
するスタンダードセルの平均のセル幅が9グリッド、基
板コンタクトパターンの大きさが2グリッドであると、
例えば100グリッドの面積には平均11セル(99グ
リッド幅)を配置できるが、そのうちの22(=2×1
1)グリッドを過剰な基板コンタクトパターンが占め
る。
Iおよびスタンダードセル配置設計方法において、基板
コンタクトパターンを追加配置する条件として、例えば
100グリッド毎に基板コンタクトパターンを1個配置
することを考えた場合には、100グリッドの面積の殆
どを全てのセルの配置、配線に割り当てることが可能に
なる。したがって、セル全体に上記したような条件で配
置ができる場合には、面積の削減割合は約22%(=2
2/100)になる。
ダードセル配置設計方法においては、予め基板コンタク
トのパターン33(または、基板コンタクトのパターン
33のみのセル)を配置したが、所望のスタンダードセ
ルを配置した後に基板コンタクトのパターン33(また
は、基板コンタクトのパターン33のみのセル)を適宜
配置してもよい。
およびスタンダードセル配置設計方法によれば、スタン
ダードセルのアレイのサイズの増大を抑制し、チップサ
イズの増大およびチップ上の配置配線のリソースの減少
を抑制することができる。
ル方式のLSIのチップ上に配置される2種類のスタン
ダードセルにおける配置パターン例を示す平面図。
種類のスタンダードセルをEDAツールを用いて配置し
てセルアレイを構成する過程を示す平面図。
したスタンダードセルをEDAツールを用いて配置して
セルアレイを構成する過程を示す平面図である。
種類のスタンダードセルをEDAツールを用いて配置し
てセルアレイを構成する過程を示す平面図。
の一例を示す平面図。
の一部を示す平面図。
Claims (4)
- 【請求項1】基板コンタクトのパターンが配置されない
第1のスタンダードセルと基板コンタクトのパターンが
配置された第2のスタンダードセルとが混在して配置さ
れ、所望のスタンダードセルの相互間に当該セルの基板
領域とのコンタクトをとるための基板コンタクトが配置
されており、 前記第1のスタンダードセルは、 Nウェル領域上に形成するPMOSトランジスタの活性
領域のパターンと、Pウェル領域上に形成するNMOS
トランジスタの活性領域のパターンと、前記2つのトラ
ンジスタに共通のゲート配線のパターンの配置関係が規
定されており、基板コンタクトのパターンの配置は規定
されておらず、 前記第2のスタンダードセルは、 前記第1のスタンダードセルと同様のスタンダードセル
を2組並べて配列し、2組のスタンダードセルの相互間
に、Nウェル領域およびPウェル領域に対応してコンタ
クトする一対の基板コンタクトのパターンの配置関係が
規定されている ことを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項2】基板コンタクトのパターンが配置されない
第1のスタンダードセルが複数配置されるとともに、前
記複数の第1のスタンダードセルの所望のセル相互間に
当該セルの基板領域とのコンタクトをとるための基板コ
ンタクトが配置されており、 前記第1のスタンダードセルは、 Nウェル領域上に形成するPMOSトランジスタの活性
領域のパターンと、Pウェル領域上に形成するNMOS
トランジスタの活性領域のパターンと、前記2つのトラ
ンジスタに共通のゲート配線のパターンの配置関係が規
定されており、基板コンタクトのパターンの配置は規定
されていない ことを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項3】スタンダードセル方式半導体集積回路のセ
ルアレイ形成予定領域にスタンダードセルを配置設計す
る際、並置される複数列のセル列からなる セルアレイ形成予定
領域上の各セル列にそれぞれ一定のルールで基板コンタ
クトのパターンを配置するステップと、 基板コンタクトのパターンが配置されない第1のスタン
ダードセルを複数配置するステップと、 前記複数の第1のスタンダードセルの相互間に所望の配
線のパターンを配置するとともに、前記基板コンタクト
に接続する電源系の配線のパターンを配置して所望の回
路を構成するステップとを具備することを特徴とするス
タンダードセル配置設計方法。 - 【請求項4】スタンダードセル方式半導体集積回路のセ
ルアレイ形成予定領域にスタンダードセルを配置設計す
る際、並置される複数列のセル列からなる セルアレイ形成予定
領域上の各セル列にそれぞれ一定のルールで基板コンタ
クトのパターンを配置するステップと、 基板コンタクトのパターンが配置されない第1のスタン
ダードセルと基板コンタクトのパターンが配置される第
2のスタンダードセルを混在させて配置するステップ
と、 前記各スタンダードセルの相互間に所望の配線のパター
ンを配置するとともに、前記基板コンタクトに接続する
電源系の配線のパターンを配置して所望の回路を構成す
るステップとを具備することを特徴とするスタンダード
セル配置設計方法。
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